Цетановое число октановое число – ГОСТ 8226-2015 Топливо для двигателей. Исследовательский метод определения октанового числа

  • 10.01.2021

Содержание

Всё про октановое и цетановое числа

Октановое число – характеристика, отображающая, насколько эффективно топливо противостоит воспламенению при сжатии в цилиндрах. Фактически этот показатель описывает детонационную стойкость бензина: чем выше оно, тем меньше топливо склонно к детонации.

Если оно будет ниже нормативных показателей, нарушится ровная работа ДВС: вместо горения со скоростью до 60 м/с, топливо будет взрываться со скоростью до 2500 м/с. Это сопровождается неприятным звуком, снижением мощности, ускоренным износом двигателя.

Детонация связана с повышенным образованием гидропероксидов в бензиновых парах. Они окисляются кислородом, который содержится в воздухе, и происходит резкий энерговыброс.

Взрывной процесс представляет собой разветвленно-цепную реакцию. А чтобы повысить детонационную стойкость, используют один из двух методов:

  • В состав вводятся разветвленные и ароматические соединения.
  • Активно используются специальные присадки.

Именно последний метод применяют на российских АЗС. Если улучшенный таким образом бензин не соответствуют техническим параметрам качества, после заправки на свечах образуется нагар.

Методика определения октанового числа

Еще в 30-х годах прошедшего столетия разработали специальную шкалу. По ней сравнивается детонационная стойкость исследуемого бензина и стандартной смеси. Как стандартные эталоны используют 2 вещества:

1) Гептан

Воздушная смесь, сочетаясь с парами гептана, способна быстро детонировать. Качество такого топлива – «нулевое».

2) Изооктан

Он представляет собой разветвленный углеводород с высокой устойчивостью к детонации. Его качество условно приравняют к максимальному – 100.

Для исследования готовят смесь изооктана с гептаном, характеристики которой такие же, как у тестируемого бензина. Далее просто определяют процентную долю изооктана в смеси.

Благодаря добавлению уникальных горючих жидкостей добиваются повышения ОЧ до более высокого уровня – свыше 100. В таких случаях руководствуются условной шкалой, где за основу взят изооктан с тетраэтилсвинцом.

Достаточно знать, сколько тетраэтилсвинца нужно добавить в изооктан для приготовления смеси, аналогичной тестируемому бензину, чтобы определить, каким будет ОЧ – 101, 102, 103 и т. д.

Разновидности

  • Исследовательское (ОЧИ).

Для определения ОЧИ служит одноцилиндровая установка. Коленвал вращается с частотой 600 оборотов в минуту. Степень сжатия – переменная. Угол опережения зажигания – 13°. ОЧИ демонстрирует, как бензин поведет себя при малой или средней нагрузке.

  • Моторное (ОЧМ).

Задействуют ту же одноцилиндровую установку. Но коленвал вращается уже с частотой 900 оборотов в минуту. А смесь всасывается при температуре большей на 97°С, нежели в первом случае. От ОЧМ зависит, как бензин будет вести себя при солидных нагрузках.

Для большинства инжекторных моторов оно должно варьироваться в пределах от 91 до 98. Так как многие российские АЗС продают низкосортное топливо под видом высокооктанового, есть смысл обезопасить себя.

Достаточно просто добавить в бензин присадку FuelEXx, чтобы увеличить октановый показатель на 3–5 единиц. Катализатор горения не изменит химического состава бензина, но преобразит молекулы углеводорода. В итоге смесь будет сгорать более полноценно. Благодаря этому экономия достигнет 10–15%, а крутящий момент возрастет до 10%.

Цетановое число дизтоплива

Является главной характеристикой воспламеняемости и сгорания дизтоплива в моторе. Чем оно выше, тем спокойнее и полноценней выгорает топливная смесь.

В численном выражении этот показатель сопоставим с объемной долей цетана в специально приготовленной смеси. Эта смесь состоит из гексадекана и α-метилнафталина с таким же периодом задержки, как и в тестируемом топливе.

Для стандартных моторов оптимальным считается дизтопливо, цетановое число которого варьируется от 40 до 55. Наиболее качественным признано дизтопливо с показателем от 51 до 55 ед. Премиальная солярка легче, в ней содержатся легковоспламеняющиеся фракции, которые способствуют быстрому запуску мотора при минусовых температурах. При её использовании заметно снижается дымность.

Цетановое число дизтоплива зависит от того, какие парафины, ароматики, олефины и нафтены входят в его состав. Для измерения используют стандартную силовую установку Waukesha либо ИДТ-90. Альтернативой может стать камера с постоянным объемом, тестирование этим методом, в отличие от первого, занимает не более 20 мин.

Эффективным способом повышения  признан FuelEXx Diesel. Он увеличивает этот показатель на 3–5 единиц. Вместе с этим из топлива удаляется вода, происходит раскоксовка поршневых колец, очистка камеры сгорания. Это подтверждено стендовыми и дорожными испытаниями.

Цетановое и октановое число | Амистад

Одним из параметров классификации дизельного топлива является цетановое число, которое показывает степень его воспламеняемости. Качественный показатель для бензинов – октановое число – определяет стойкость бензина к детонации. Поэтому можно говорить, что цетановое и октановое число в дизельном топливе и бензине обратны друг другу.

Цетановое число (ЦЧ)

В дизельных двигателях топливо зажигается не от искры, как в бензиновых, а самостоятельно воспламеняется в результате высокого давления. Цетановое число характеризует воспламеняемость и качество сгорания дизельного топлива в двигателе. Топливная смесь с более высоким ЦЧ имеет меньший период задержки, сгорает спокойнее и полнее, чем с низким. Кроме того, такое ДТ легче и производит меньше дыма.

Оптимальное цетановое число дизельного топлива для стандартных моторов составляет от 40 до 55 по ГОСТу. Если ЦЧ выше 55, топливо не успевает полностью сгорать в цилиндрах. Цетановое число зимнего топлива выше, чем летнего, из-за необходимости работать при низких температурах. Также эти два вида топлива отличаются химическим составом.

Определение цетанового числа происходит путем расчета объемной доли цетана в специальной топливной смеси, у которой такой же период задержки воспламеняемости, как у тестируемого образца. Для этого цетан (по-другому гексадекан) смешивают с альфаметилнафталином и высчитывают объем цетана, принимая его индекс за 100.

Повышение цетанового числа

Размер цетанового числа зависит от наличия в составе дизеля парафинов, олефинов, нафтенов, ароматических углеводородов. Производство топлива с высоким ЦЧ не всегда возможно и требует больше затрат. Поэтому для повышения цетанового числа используют специальные

присадки.

Присадка для увеличения цетанового числа улучшает воспламеняемость топлива, увеличивает полноту сгорания, облегчает запуск мотора и снижает количество выбросов в атмосферу. В основе присадок лежат алкилнитриты, которые в будущем могут быть вытеснены алкилпероксидами.

Октановое число (ОЧ)

Октановое число бензина показывает его устойчивость к детонации – воспламенению при сжатии в цилиндрах. Требования к детонационной стойкости топлива зависят от параметров двигателя, поэтому октановое число – показатель не столько качества бензина, сколько его соответствия характеристикам мотора.

Методы определения ОЧ

Определение октанового числа сходно с определением цетанового. Но здесь в качестве эталона используют смесь изооктана (у которого ОЧ -100) с н-гептаном (ОЧ-0) с такими же характеристиками, как у опытного образца бензина. А затем определяется объем изооктана, который и соответствует искомому октановому числу.

Эту процедуру называют исследовательским методом измерения октанового числа, отсюда буква И в маркировке АИ. Также может применяться моторный метод, при котором испытания проводятся в условиях реальной езды.

Для каждой величины октанового числа устанавливается своя степень сжатия для обоих методов измерения, эти стандартные параметры приведены в таблице октановых чисел.

Как повысить октановое число

Топливо с низким октановым числом воспламеняется раньше, чем с высоким, и при несоответствии требованиям двигателя может привести к детонации, то есть взрыву. Для повышения ОЧ часто используют антидетонационные присадки, наиболее безопасной из которых является метил-трет-бутиловый эфир. Это нетоксичное вещество имеет октановое число выше 100, обеспечивает полное сгорание топлива и снижает выбросы углекислого газа.

Сегодня появились специальные приборы для проверки октанового числа, которые позволяют за короткое время проверить бензин прямо на АЗС.

Цетановое число дизельного топлива: определение и повышение

Цетановое число – это важнейшая характеристика дизельных топлив, которая дает информацию о периоде задержки воспламенения топливной смеси. Чем больше значение данного параметра, тем меньше задержка от впрыска топлива в цилиндр до начала горения, и тем спокойнее и плавне горит топливная смесь.

Стандартные двигатели работают оптимально на дизельных топливах с цетановым числом от 40 до 55. Снижение параметра приводит к резкой задержке воспламенения, давление в камере сгорания нарастает быстрее и  увеличивается износ. Стандартные типы топлива как раз характеризуются цетановым числом на уровне 40-45, а топлива высшего качества – 45-50. Российские стандарты накладывают определенные ограничения на численное значение данного показателя:

летнее и зимнее дизтопливо должно характеризоваться цетановым числом не менее 45 единиц.

Знаете ли Вы, что европейский стандарт ISO 5156 определяет минимальное значение цетанового числа для дизельного топлива на уровне 48 единиц.

Дизельные топлива высшего качества (премиальные) более легкие, содержат больше легковоспламеняющихся фракций, поэтому являются более подходящими для запуска двигателей в холодную пору года. Премиальные топлива при горении образуют меньше дыма, что обусловлено повышенным отношением водорода к углероду в легких фракциях.

Если цетановое число дизтоплива превышает 60 единиц, то появляется ряд негативных моментов: снижается полнота сгорания, повышается расход, возрастает дымность.

Частично цетановое число определяется групповым составом топлива, количеством парафинов, нафтенов, олефинов и т.п. Такое свойство парафинов, как самовоспламенение при низких температурах, делает их полезным компонентом нефтепродукта.

осветление дизельного топлива

Как измерить цетановое число?

Цетановое число определяют при помощи сравнения с эталонным показателем, в качестве которого принимают время воспламенения цетана в смеси с α-метилнафталином. Цетановое число этого вещества приравнивается к 100%. Рассмотрим особенности влияния этого параметра на работы двигателя:

  • оптимальная работа двигателя может достигаться только при работе на топливе с цетановым числом 40-55;
  • если наблюдается уменьшение значения цетанового числа, то период задержки воспламенения после сжатия возрастет. А это, в свою очередь, приведет к сбоям в работе двигателя, уменьшению давления при рабочем ходе и уменьшению мощности;
  • если цетановое число дизельного топлива находится на уровне 55, то такое горючее можно отнести к премиум-классу;
  • дальнейшее увеличение цетанового числа нецелесообразно, поскольку оно приведет к пагубному влиянию топлива на работу дизельной установки. Применение горючего с цетановым числом более 55 будет способствовать неполному сгоранию с образованием чрезмерного количества сажи и копоти. Возрастет также и расход топлива.

В России действуют стандарты, накладывающее ограничения на нижнее значение цетанового числа: оно не может быть меньше 40 как для быстроходных, так и для тихоходных установок.

Для измерения цетанового числа применяют опытный мотор. Cначала в России этот показатель определялся в соответствии с рекомендациями

ГОСТ 3122, но установка отечественного производства ИДТ-90 не смогла пройти международных испытаний на воспроизводимость результатов. В 2009 году в международный стандарт EN590 и российский ГОСТ был введен еще один способ. Он показал хорошую сходимость, лучшую точность,  уменьшил время испытаний на 20 минут.

ГОСТ 3122-67 “Топлива дизельные. Метод определения цетанового числа” впервые был введен в действие 1 января 1968 года.

При измерении цетанового числа некоторными методами приходится сталкиваться с проблемой зависимости результата от состава дизельного топлива. Моторный подход дает правильные цифры в отношении топлив с любым фракционным составом, а различные экспресс-анализаторы требуют перекалибровки при переходе с одного вида нефтепродукта на другой, что очень неудобно.

Для определения значения цетанового числа можно задействовать три подхода: совпадения вспышек, запаздывания воспламенения и критическую степень сжатия. Чаще всего используется «метод совпадения вспышек», реализующийся на установках:

  • ИТ9-3;
  • ИТ9-3М;
  • ИТД-69.

По конструкции – это одноцилиндровые четырехтактные двигатели, оборудованные специальным образом. При выполнении исследований частоту вращения вала мотора нужно поддерживать постоянной на уровне 900±10 об/мин.

Во многом цетановое число топлива зависит от его углеводородного состава. Ароматические углеводороды имеют самые низкие цетановые числа, а парафиновые – самые высокие.

Как применять топлива с различным цетановым числом?

В состав дизельного топлива с цетановым числом 50-55 входит большое количество легких фракций, склонных к быстрому самовоспламенению. А это достаточно удобно при запуске дизельных двигателей в холодную пору года. Более полное сгорание топливной смеси с образованием меньшего количества копоти и дыма в этом случае достигается за счет высокого соотношения фракций водорода к углероду.

Конкретная величина цетанового числа во многом определяется компонентами, входящими в состав дизельного топлива. Среди них стоит отметить парафины, нафтены, ароматические вещества, олефины и т.д.

Увеличение количества парафинов хорошо сказывается на воспламеняемости топлива, поскольку они способствуют бесперебойной работе двигателей в условии низких температур, а также положительно влияют на общий коэффициент полезного действия.

Повышение цетановго числа дизельного топлива

С целью повышения цетанового числа в дизельное топливо добавляются специальные присадки: нитросоединения, перекис углеводородов, синтин. Для введения присадок и получения гомогенизированных топлив на практике применяется специальное оборудование – установки типа УСБ. При данном способе повышения цетанового числа они являются неотъемлемой частью технологического процесса.

повышение цетанового числа

Повышение цетанового числа топлива с помощью установки УСБ (фото сделано в производственных условиях)

Установка типа УСБ торговой марки GlobeCore предназначена для смешивания от двух до пяти отдельных составных частей, в частности дизельного топлива низкого качества с цетаноповышающими присадками. Оборудование может быть использовано на предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности и автозаправочных станциях.

Особенностью предлагаемой данной установки является то, что применяя инжекционный метод и гидродинамический удар можно повысить цетановое число дизельного топлива. При этом расслаивание полученного продукта не происходит в течении как минимум 180 дней.

Современные гидродинамические (поточные) смесительные установки зарекомендовали себя в промышленной эксплуатации в качестве экономичных, точных и стабильных средств производства высококачественных моторных топлив с оптимальной себестоимостью.

В ходе процесса смешения в поточном смесителе расход каждого компонента постоянно регулируется с целью обеспечения на выходе из смесительного коллектора готового продукта со стабильными качественными показателями согласно заданной рецептуре.

Достигаемая экономия средств и повышения рентабельности производства по сравнению с традиционной технологией смешивания компонентов в смесительных емкостях может ускорить темпы возврата капиталовложений до 60% за год и обеспечить окупаемость проекта за срок до одного года и менее.

На сгорание дизельных топлив влияют конструктивные и эксплуатационные факторы. Строение камеры, должно способствовать интенсивному вихреобразованию при сжатии воздуха, что позволяет снизить нагрев топлива. Поршни рекомендуется использовать не алюминиевые, а чугунные, поскольку как они имеют меньшую теплопроводность, что сокращает время сгорания (интенсивнее происходит нагрев воздуха и топлива).

Для оценки качества дизельного топлива используют его фракционный состав. Определяется температура вспышки.

Бензин и дизельное топливо, октановое и цетановое число, детонация

Долговечность работы двигателя автомобиля зависит от многих факторов. И в значительной степени – от качества применяемого топлива. Основными автомобильными топливами являются бензин и дизельное топливо.

Автомобильные топлива, бензин и дизельное топливо, октановое и цетановое число, детонация, производство бензинов и дизельных топлив.

Бензин – это смесь углеводородов (соединение углерода и водорода), имеющих температуру кипения от 30 до 200 градусов и присадок, предназначенных для улучшения эксплуатационных свойств топлива. Бензин используется в двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от искры.

Неконтролируемое самовоспламенение части бензовоздушной смеси, сопровождающееся горением взрывного характера (скорость распространения фронта пламени возрастает с 15–20 до 1500–2500 м/с), называется детонацией.

Ее признаками являются:

— Характерные металлические стуки. Результат многократного отражения ударных волн от поверхностей цилиндров.
— Вибрации и снижение мощности двигателя.
— Увеличение расхода топлива.
— Повышение дымности отработанных газов.

Детонация приводит к:

— Перегреву и оплавлению поршней.
— Прогару прокладки головки блока цилиндров.
— Разрушению поршневых колец.
— Износу подшипников коленчатого вала.

Показатель стойкости бензина к детонации выражается октановым числом (ОЧ) бензина. Оно определяется в лабораторных условиях на моторной установке путем сравнения ее работы на испытуемом бензине и эталонном топливе (смеси изооктана с ОЧ=100 и гептана с ОЧ=0), детонационная стойкость которого известна.

Автомобильные топлива, бензин и дизельное топливо, октановое и цетановое число, детонация, производство бензинов и дизельных топливАвтомобильные топлива, бензин и дизельное топливо, октановое и цетановое число, детонация, производство бензинов и дизельных топлив

Октановое число равно содержанию изооктана в смеси с гептаном. Важнейшим условием бездетонационной работы двигателя является применение топлива с октановым числом, рекомендуемым заводом изготовителем. Оно указывается в марке бензина. К примеру, бензин АИ-95 обладает октановым числом 95.

Дизельное топливо.

Дизельное топливо представляет собой смесь углеводородов с температурой кипения 180–360 градусов. В некоторые марки дизельного топлива вводятся присадки для улучшения его эксплуатационных свойств. Оно предназначено для двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия.

Дизельное топливо, впрыснутое в сжатый и нагретый в цилиндре воздух (500–700 градусов), должно распылиться, частично испариться и самовоспламениться за очень короткий промежуток времени (0,002-0,003 с). Он называется периодом задержки самовоспламенения.

Воспламеняемость дизельного топлива характеризуется цетановым числом. Оно определяется испытанием на моторной установке. Чем оно выше, тем короче период задержки самовоспламенения. Его численное значение равно процентному содержанию цетана в смеси с метилнафталином, воспламеняемость которой эквивалентна испытуемому дизтопливу.

При цетановом числе менее 40 (большом периоде задержки самовоспламенения) топливо в цилиндре успевает хорошо прогреться. Поэтому воспламенение носит взрывной характер и резко повышает давление в цилиндре. Такую работу дизеля называют «жесткой». Она вызывает ударные нагрузки на поршень, подшипники коленвала, приводит к их ускоренному износу.

Дизельное топливо с цетановым числом выше 55, поступив в цилиндр, не успевает хорошо прогреться. Поэтому давление в цилиндре нарастает равномерно, дизель работает «мягко». Однако при этом ухудшается процесс смесеобразования, что приводит к неполному сгоранию топлива, падению мощности и экономичности двигателя. Повышению дымности отработавших газов. Цетановое число летнего и зимнего дизельного топлива разное.

Производство бензинов.

Производство топлива – это комплекс технологических процессов, осуществляемых преимущественно на крупных нефтеперерабатывающих заводах. Потребление высокооктановых бензинов (например АИ-95, АИ-98) несколько выше, чем объем их производства на нефтеперерабатывающих заводах.

Это связано с низкой потребностью в этих бензинах в некоторых регионах. А малотоннажное производство крупным предприятиям не выгодно. Поэтому высокооктановые бензины производят небольшие фирмы, которые должны обладать допуском, выданным межведомственной комиссией по испытанию топлив, смазок и специальных жидкостей.

Эти предприятия получают бензин из компонентов, изготовленных промышленным путем на нефтеперерабатывающих заводах. Например, добавлением в АИ-92 12–15 % метил трет бутилового эфира получают бензин марки АИ-95, АИ-98, которые имеют вполне приемлемое качество. Используются также (в допустимых концентрациях) высокооктановые добавки – антидетонаторы.

Тем не менее встречаются недобросовестные производители, нарушающие технологию производства. В основном это заключается в изготовлении суррогатных бензинов из низкооктановых компонентов путем добавления антидетонационных присадок в концентрациях, превышающих допустимые нормы. Использование такого топлива в большинстве случаев приводит к нарушению нормальной работы двигателя и даже к выходу его из строя.

Например, превышение допустимых норм железосодержащих антидетонаторов вызывает отложение токопроводящего кранного налета на свечах, распылительных отверстиях форсунок и т. д. Налет практически не удаляется и выводит эти элементы из строя.

Производство дизельных топлив.

Зимнее дизельное топливо дороже летнего. Поэтому недобросовестные производители для снижения температуры застывания добавляют зимой в летнее дизтопливо бензины или керосины. У них довольно низкое цетановое число (у керосина – 20–40, у бензина – 14–24). Это приводит к жесткой работе двигателя и, соответственно, к повышению износа.

Добавление в дизтопливо некачественных депрессорных присадок, понижающих только температуру застывания и не влияющих на предельную температуру фильтруемости, вызывает забивание фильтров.

Дизельное топливо получают смешением прямогонных и прошедших гидроочистку фракций в соотношении, обеспечивающем требования стандарта по содержанию серы. Для обеспечения низкотемпературных свойств зимнее и арктическое дизтопливо получают из более легких фракций, чем летнее. Или проводят его депарафинизацию (извлечение парафинов).

По материалам книги «Советы автомеханика: техобслуживание, диагностика, ремонт».
Сергей Савосин.

Похожие статьи:

  • Как правильно выбрать моторное масло для автомобиля, допуски моторного масла, определение уровня содержания присадок в моторном масле и его класса вязкости.
  • Масла и смазки для квадроциклов ATV, какую охлаждающую и тормозную жидкость рекомендуется применять в квадроциклах.
  • Выбор моторного масла для двигателя автомобиля, разница между минеральными и синтетическими моторными маслами, вязкость масла.
  • Минеральные и синтетические масла, классификация, выбор моторного масла, моторные масла производства СНГ.
  • Трансмиссионные масла для автомобиля, основные функции и свойства, как классифицируются трансмиссионные масла.
  • Какой масляный фильтр подходит для двигателей ЗМЗ на УАЗ, размеры, перепускной и обратный клапаны фильтра, сроки замены.

1.2.2 Окта́новое число́

Октановое число — показатель, характеризующий детонационную стойкость топлива (способность топлива противостоять самовоспламенению при сжатии) для двигателей внутреннего сгорания. Число равно содержанию (в процентах по объёму) изооктана (2,2,4-триметилпентана) в его смеси с н-гептаном, при котором эта смесь эквивалентна по детонационной стойкости исследуемому топливу в стандартных условиях испытаний.

Изооктан трудно окисляется даже при высоких степенях сжатия, и его детонационная стойкость условно принята за 100 единиц. Сгорание в двигателе н-гептана даже при невысоких степенях сжатия сопровождается детонацией, поэтому его детонационная стойкость принята за 0. Для бензинов с октановым числом выше 100 создана условная шкала, в которой используют изооктан с добавлением различных количеств тетраэтилсвинца.

Впервые устойчивость бензинов к детонации была исследована в 1921 году американским инженером Гарри Рикардо. Он предложил первую шкалу детонационной стойкости бензинов. В начале 1930-х годов из-за высокой стойкости к детонации за стандарт был выбран изооктан (2,2,4-триметилпентан). Это соединение смешивали в разных соотношениях с н-гептаном (он весьма склонен к детонации), и у каждого образца определяли детонационную стойкость.

Характерный металлический звон при детонации создаётся детонационной волной, многократно отражающейся от стенок цилиндра. При детонации снижается мощность двигателя и ускоряется его износ.

1.2.2.1Виды октановых чисел: очи и очм

Исследовательское октановое число (ОЧИ) определяется на одноцилиндровой установке с переменной степенью сжатия, называемой УИТ-65 или УИТ-85, при частоте вращения коленчатого вала 600 об/мин, температуре всасываемого воздуха 52°С и угле опережения зажигания 13 град. Оно показывает, как ведёт себя бензин в режимах малых и средних нагрузок.

Моторное октановое число (ОЧМ) определяется так же на одноцилиндровой установке, при частоте вращения коленчатого вала 900 об/мин, температуре всасываемой смеси 149°С и переменном угле опережения зажигания. ОЧМ имеет более низкие значения, чем ОЧИ. ОЧМ характеризует поведение бензина на режимах больших нагрузок. Оказывает влияние на высокую скорость и детонацию при частичном дроссельном ускорении и работе двигателя под нагрузкой, движении в гору и т. д.

По крайней мере в 1950-х годах использовалось также октановое число по температурному методу.

Октановое число AKI является средним арифметическим между ОЧИ и ОЧМ. Используется на АЗС в США, Канаде, Бразилии и некоторых других странах.

Разность между ОЧИ и ОЧМ характеризует чувствительность топлива к режиму работы двигателя.

Значения октанового числа углеводородов и различных видов топлива

Вещество

ОЧМ

ОЧИ

Метан

110,0

107,5

Пропан

100,0

105,7

н-бутан

91,0

93,6

Изобутан

99,0

101,1

н-пентан

61,7

61,7

Изопентан(2-метилбутан)

90,3

92,3

Изогексан(2,2-диметилбутан)

93,4

91,8

2,2,3-триметилбутан

101,0

105,0

Изооктан(2,2,4-триметилпентан)

100

100

1-пентен

77,1

90,9

2-метил-1-бутен

81,9

101,3

2-метил-2-бутен

84,7

97,3

Метилциклопентан

80,0

91,3

Циклогексан

77,2

83,0

Бензол

111,6

113,0

Толуол

102,1

115,7

Бензины прямой перегонки

41—56

43—58

Бензины термического крекинга

65—70

70—75

Бензины каталитического крекинга

75—89

80—94

Бензин Н-80

76

84

Бензин АИ-92

83,5

92

Полимербензин

85

100

Алкилат

90

92

Алкилбензол

100

107

Этанол

100

105

Метил-трет-бутиловый эфир

100—101

117

Цетановое число — показывает, какому именно эталонному образцу соответствует дизель по тому периоду времени, которое отделяет момент его впрыска в цилиндр двигателя от момента его возгорания. В качестве эталонных образцов используют специальную смесь, состоящую из цетана и α-метилнафталина, при этом цетановое число самого цетана считается равным 100, а α-метилнафталина – равным 0. Объемная доля цетана в его смеси с α-метилнафталином, выражаемая в цифрах, принимается за цетановое число эталона. И именно это число присваивается определенному виду дизельного топлива, способность возгорания которого аналогично эталону сравнения.

Таким образом, цетановое число показывает нам время, требуемое для возгорания топлива в цилиндре. Соответственно, чем оно выше, темь меньше времени требуется для возгорания. При этом дизельное топливо, цетановое число которого меньше 40, приводит к увеличению износа двигателя, да и сами моторы плавно работать не будут. В целом, оптимальным считается цетановое число на уровне 40-55. При более высоких значениях топливо может сгорать не полностью, из-за чего значительно возрастает содержание в выхлопных газах копоти и других загрязняющих веществ.

В настоящее время стандартное дизельное топливо в нашей стране имеет цетановое число 40-45, а дизель более высокого качества – 45-50. Между тем на наших заправках достаточно часто встречаются случаи реализации низкокачественного дизеля, цетановое число которого ниже 40. Такое топливо от нормального отличить визуально или по запаху невозможно. Его единственной приметой можно назвать перебои в работе двигателя. В том случае, если вы по тем или иным причинам залили такую солярку в бак, можно попробовать самостоятельно улучшить её качество с помощью специальных присадок, которые в наших условиях лучше купить заранее и возить с собой в машине.

Топливо. Состав, обозначение, октановое и цетановое числа.

В качестве топлива для большинства легковых автомобилей применяется бензин. Это смесь углеводородов, имеющих температуру кипения от 30 до 205 градусов Цельсия. Бензин — представляет собой смесь углеводородов состоящих в основном из предельных 25-61 %, непредельных 13-45%, нафтеновых 9-71 %, ароматических 4-16 % углеводородов с длиной молекулы углеводорода от C 5 до C 10 и числом углеродных атомов от 4-5 до 9-10 со средней молекулярной массой около 100Д. Так же в состав бензина могут входить примеси — серы-, азот- и кислородсодержащих соединений .

В зависимости от количества тех или иных соединений автомобильный бензин делится на разные марки, имеющие несколько различные эксплуатационные свойства:

АИ-92; АИ-95; АИ-98.

С ужесточением экологических требований бензины, имеющие более низкое октановое число, такие как А-76 или АИ-80, а, следовательно, более «грязный» химический состав, в настоящее время не производятся.

Фракционный состав бензина напрямую влияет на эксплуатационные свойства. При производстве важно добиться правильного соотношения легких и тяжелых фракций, чтобы, с одной стороны, обеспечить достаточно высокую испаряемость при низких температурах, а с другой – не допустить перебоев в работе мотора из-за образования паровых пробок в топливопроводе, которые могут возникнуть вследствие интенсивного испарения большого количества легких фракций. В связи с этим бензины, применяющиеся в местах с жарким климатом и в районе полярного круга, имеют разный химический состав для того, чтобы обеспечить необходимые эксплуатационные свойства.

Октановое число. Название марки бензина состоит из буквенно-цифрового обозначения. Буквы А или АИ указывают на метод определения октанового числа:

моторный (А)

исследовательский (АИ)

а цифра определяет октановое число (92, 95 и т.д.).

Значение октанового числа указывает на такое свойство, как стойкость бензина к детонации. Цифра эта относительная. В качестве эталона принимается изооктан, детонационная стойкость которого очень высока и принимается равной 100. Шкала октанового числа была предложена в начале прошлого века. Оно определялось содержанием изооктана в смеси с нормальным гептаном (его детонационная стойкость очень низкая и принимается равной нулю). Соответственно, бензин марки АИ-92 эквивалентен по своей устойчивости к детонации 92-процентной смеси изооктана с гептаном, АИ-95 – 95% и так далее. Октановое число может быть и больше 100, если антидетонационные свойства топлива еще выше, чем у чистого изооктана.

Цетановое число. У дизельного двигателя топливо самовоспламеняется за счет большой степени сжатия, и его основной качественной характеристикой является цетановое число, которое характеризует воспламеняемость горючего или время, требуемое на воспламенение топлива в цилиндре. Чем оно выше, тем меньше требуется времени.

Определение цетанового числа производится в сравнении образца горючего и смеси цетана (его цетановое число принимают равным 100) и альфаметилнафталина (равно нулю) в качестве эталона.

Оптимальную работу современных дизельных двигателей обеспечивают дизельные топлива с цетановым числом от 45 до 55. При цетановом числе меньше 40 резко возрастает задержка горения (время между началом впрыскивания и воспламенением топлива) и скорость нарастания давления в камере сгорания, увеличивается износ двигателя. Стандартное топливо характеризуется цетановым числом 48-51, а топливо высшего качества (премиальное) имеет цетановое число 51-55. Согласно российским стандартам, цетановое число летнего и зимнего дизтоплива должно быть не менее 48 единиц. Кроме того, технические условия для зимних сортов с депрессорными присадками разрешают выпуск арктического топлива с цетановым числом не менее 40.

Премиальное дизельное топливо более лёгкое, содержит больше легковоспламеняющихся лёгких фракций и поэтому более пригодно для запуска двигателя в холодную погоду. Кроме того, отношение водорода к углероду в лёгких фракциях выше, поэтому при сгорании такого дизельного топлива образуется меньше дыма.

При цетановом числе больше 60 снижается полнота сгорания топлива, возрастает дымность выхлопных газов, повышается расход топлива. Цетановое число зависит от группового состава топлива (доли парафинов, олефинов, нафтенов, ароматики)

 

39.Альтернативные виды топлив. Преимущества, особенности.

1. Природный газ. Природный газ представляет собой альтернативный вид топлива, которое полностью сгорает и уже сейчас повсеместно доступно потребителям многих стран за счет снабжения природным газом домов и производственных объектов. При использовании в транспортных средствах, работающих на природном газе (автомобилях и грузовиках со специально спроектированными двигателями), природный газ дает значительно меньше вредных выбросов, чем бензин или дизельное топливо.

2. Электричество. Электричество может использоваться в качестве альтернативного вида топлива для транспортных средств с питанием от аккумуляторных батарей, или работающих на топливных элементах. Работающие от батарей электрические транспортные средства накапливают энергию в батареях, которые заряжаются путем подключения транспортного средства к стандартному источнику питания. Транспортные средства на топливных элементах работают на электрической энергии, которая вырабатывается за счет электрохимической реакции, имеющей место при соединении водорода и кислорода. Топливные элементы производят электроэнергию без внутреннего сгорания и загрязнения окружающей среды.

3. Водород. Водород можно смешивать с природным газом для создания альтернативного вида топлива для транспортных средств, в которых используются некоторые виды двигателей внутреннего сгорания. Водород также используется в транспортных средствах с топливными элементами, работающими на электричестве, вырабатываемом в результате реакции, которая происходит при соединении водорода и кислорода в топливной ячейке.

4. Пропан. Пропан, также называемый сжиженным нефтяным газом, представляет собой побочный продукт переработки природного газа или сырой нефти. Он уже широко используется в качестве топлива при приготовлении пищи и для отопления; пропан также является распространенным альтернативным видом топлива для транспортных средств. При использовании пропана производится меньше вредных выбросов в атмосферу, чем при использовании бензина, кроме того, имеется высокоразвитая инфраструктура для транспортировки, хранения и распространения пропана.

5. Биодизельное топливо. Биодизельное топливо представляет собой альтернативный вид топлива на основе растительных масел или животных жиров, даже тех, которые остаются в ресторанах после приготовления пищи. Двигатели транспортных средств можно модифицировать так, чтобы можно было сжигать биодизельное топливо в чистом виде; биодизельное топливо можно также смешивать с углеводородным дизельным топливом и использовать в неадаптированных двигателях. Биодизельное топливо безопасно, поддается биохимическому разложению и снижает содержание веществ, загрязняющих воздух таких как, твердые примеси, монооксид углерода и углеводороды.

6. Метанол. Метанол, также известный, как древесный метиловый спирт, может использоваться в качестве альтернативного вида топлива в транспортных средствах с универсальной топливной системой, которые спроектированы для работы на M85, смеси, содержащей 85% метанола и 15% бензина. Но в наши дни не производят транспортных средств с метаноловыми двигателями. Тем не менее, в будущем метанол может стать важным альтернативным видом топлива в качестве источника водорода, который необходим для работы топливных элементов.

7. Этанол. Этанол (еще называется этиловым спиртом или хлебным спиртом) представляет собой альтернативный вид топлива, его можно смешивать с бензином для получения топлива с более высоким октановым числом и меньшим содержанием вредных веществ в выбросах по сравнению с чистым бензином. Этанол производится за счет брожения зерновых продуктов таких как: кукуруза, ячмень или пшеница; и дистилляции. Также его можно производить из многих видов трав и деревьев, хотя здесь технология будет более сложной, в таком случае эго называют биоэтанолом.

В соответствии с Законом об энергетической политике от 1992 г. смеси, содержащие не менее 85% этанола, считаются альтернативными видами топлива.

E85, смесь состоящая на 85% из этанола и на 15% из бензина, используется в транспортных средствах с универсальной топливной системой, которые предлагаются большинством производителей транспортных средств. Транспортные средства с универсальной топливной системой могут работать на бензине, E85, или на любом сочетании этих двух видов топлива.

Смеси с большим содержанием этанола, такие как E95, также являются отличными альтернативными видами топлива. Смеси с более низкими концентрациями этанола, такие как E10 (10% этанола и 90% бензина), иногда используются для увеличения октанового числа и повышения качества выбросов, но они не рассматриваются как альтернативные виды топлива.

Производство этанола поддерживает фермеров и позволяет создавать рабочие места внутри страны. И поскольку этанол производится внутри страны и из выращиваемого в стране зерна, он снижает зависимость США от импортируемой нефти и повышает национальную энергетическую безопасность.

8. Виды топлива серии P. Топливо серии P представляет собой смесь этанола, газоконденсатной жидкости и метилтетрагидрофурана, вспомогательного растворителя, полученного из биомассы. Виды топлива серии P представляют собой прозрачные альтернативные виды топлива с высоким октановым числом, которые можно использовать в транспортных средствах с универсальной топливной системой.

 




Октановое Число | PetroDigest.ru — PetroDigest.ru

 

Октановое число (ОЧ) — показатель, который характеризует детонационную стойкость топлива, т.е. способность топлива противостоять самовоспламенению при сжатии.

ОЧ отражает процентное объемное содержание изооктана (2,2,4-триметилпентана) в его смеси с н-гептаном, при котором эта смесь будет эквивалентна по детонационной стойкости исследуемому топливу в стандартных условиях.

Вследствие устойчивости изооктана к окислению, его детонационная стойкость принята за 100 единиц. Сгорание н-гептана уже при невысоких степенях сжатия, наоборот, сопровождается детонацией, вследствие чего его детонационная стойкость принята за 0. Для бензинов с ОЧ свыше 100 единиц, создана условная шкала, для расчета по которой используется смесь изооктана и тетраэтилсвинца.

 


Методы определения


 

На полноразмерном автомобильном двигателе

  • Фактическое октановое число (ФОЧ)
  • Дорожное октановое число (ДОЧ) — в дорожных условиях

На специальных установках с одноцилиндровым двигателем

  • Моторное октановое число (ОЧМ) — моторный метод. Определяется при частоте вращения коленчатого вала 900 об/мин, температуре всасываемой смеси 149 ⁰С и переменном угле опережения зажигания. ОЧМ характеризует поведение бензина в режиме больших нагрузок.
  • Исследовательское октановое число (ОЧИ) — исследовательский метод. Определяется с переменной степенью сжатия, при частоте коленчатого вала 600 об/мин, температуры всасываемого воздуха 52 ⁰С и угле опережения зажигания 13 градусов. Является показателем поведения бензина в режимах малых и средних нагрузок и имеет более высокие значения, чем ОЧМ для данного образца.

В ряде стран, таких как США, Канада, Бразилия и др., используется октановое число AKI, которое является средним арифметическим между ОЧИ и ОЧМ.

 


Стандарты определения октанового числа


 

  • ГОСТ 511-82
  • ГОСТ 8226-82
  • ГОСТ Р 52946-2008
  • ГОСТ Р 52947-2008
  • ГОСТ 32340-2013
  • ГОСТ 32339-2013
  • ASTM D 2700-14
  • ASTM D 2699-13b
  • ASTM D 2885-13
  • ISO 5163:2014
  • ISO 5164:2014

Распределение октанового числа


 

Во время эксплуатации полноразмерного двигателя при различных режимах происходит разделение бензина на фракции, которые имеют разную детонационную стойкость. Для учета поправки на фракционирование ввели понятие Распределение октанового числа (ОЧР).

Для косвенного определения ОЧ разработаны специальные методы оценки детонационной стойкости по физико-химическим показателям и характеристикам низкотемпературной реакции газофазного окисления, которое имитирует предпламенные процессы в двигателе.

 


Повышение октанового числа (улучшение детонационной стойкости)


 

  • Применение метил-трет-бутилового эфира — нетоксичной жидкости с ОЧ 117. При содержании не более 11 % не влияет на другие эксплуатационные характеристики бензина.
  • Добавление этиловой жидкости, которая представляет собой смесь свинцового антидетонатора с так называемыми выносителями продуктов сгорания — галогензамещенными углеводородами. Эффективность этиловой жидкости, т.е. ее влияние на повышение ОЧ зависит от химического состава бензина. Наибольше влияние свинцовые антидетонаторы оказывают на низкоактановые бензины. С 2003 года производство этилированного бензина в России официально прекращено.
  • Добавление этилового спирта. Действительно, введение 10 % абсолютного этилового спирта способно повысить октановое число на 3 единицы, а также существенно сократить содержание СЩ в выхлопе. Но этиловый спирт чрезвычайно гигроскопичен, в результате хранение бензина с добавкой этилового спирта становится довольно трудоемкой задачей. Зачастую нормы хранения не выполняются, в результате чего в бензине появляется существенный процент воды, что естественно не лучшим образом сказывается на его эксплуатационных характеристиках.
  • Азотсодержащие антидетонационные присадки.

 


alexxlab

E-mail : alexxlab@gmail.com

Submit A Comment

Must be fill required * marked fields.

:*
:*